《低聚果糖（Fructooligosaccharide）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低聚果糖（Fructooligosaccharide）（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 低聚果糖 Fructo oligosaccharide (FOS),1950年，Bacon等人在研究酵母转化酶(invertase)时，从蔗糖水解物中发现一些低聚糖，这些低聚糖的结构为GFn的形式。 1952年，Whalley等用酵母转化酶作用于蔗糖，首次分离得到蔗果三糖(1-kestose)。1953年，Bacon等用高温淀粉酶作用于蔗糖，得到了一系列低聚糖，从中分离出异蔗果三糖(isokestose or 6-kestose)。 1954年，Gross等从蔗糖水解产物中又分离出新蔗果三糖(neokestose)。,1.1 低聚果糖的发现简史,第一节 FOS概述,-D-Fruf-(2
2、1)-D-Fruf-(21)-D-Glcp,-D-Fruf-(26)-D-Fruf-(21)-D-Glcp,-D-Fruf-(26)-D-Glcp-(12)-D-Fruf,蔗果三糖(kestose),异蔗果三糖(isokestose),新蔗果三糖(neokestose),1.2 蔗果三糖、异蔗果三糖、新蔗果三糖的结构区别,蔗糖(GF),蔗果三糖(GF2),蔗果四糖(GF3),蔗果五糖(GF4),G,G,G,G,F,F,F,F,F,F,F,F,F,F,-2,1,-2,1,-2,1,1.3 低聚果糖各成分的化学结构式,第一节 FOS概述,-2,1,第一节 FOS概述,1.4 低聚果糖各成分的分子式
3、及其相对分子质量,第一节 FOS概 述,1.5 低聚果糖各成分的天然分布,第一节 FOS概述,1.6 一些食物中的低聚果糖含量,低聚果糖三种组分均为 ，都极易形成低聚果糖的 ，它的含水产品难于在空气中长时间保存； 低聚果糖水溶液的 比同浓度的蔗糖溶液略小， 也较蔗糖高； 低聚果糖在一般的食品pH范围(4.07.0) ，可在4下保存 以上；,第二节 FOS的物理化学性质,2.1 FOS的一般物理化学性质,非还原性糖,白色结晶,吸湿性很强,黏度,热稳定性,非常稳定,1年,第二节 FOS的物理化学性质,2.1 FOS的一般物理化学性质,第二节 FOS的物理化学性质,低聚果糖总含量是指GF2+GF3+
4、GF4的总量,2.2 FOS产品的分类,第二节 FOS的物理化学性质,2.3 FOS产品的外观和粘度,低聚果糖是一种无色透明液体，但工业化产品呈淡黄色 或黄色，在75Bx时的粘度介于蔗糖和果葡糖浆之间。,图2-1 低聚果糖、蔗糖和55-果葡糖浆在不同温度下的粘度,第二节 FOS的物理化学性质,2.4 FOS产品的甜度,G型和P型低聚果糖糖浆的甜度分别是10Bx蔗糖溶液 的0.6和0.3倍。,图2-2 低聚果糖、蔗糖、葡萄糖和果糖的甜度,图2-3 低聚果糖、蔗糖、葡萄糖、55%的果糖和山梨醇的水分活度,第二节 FOS的物理化学性质,2.5 FOS产品的水分活度,大部分细菌无法在水分活度(Aw)0
5、.85的环境下繁殖，美国规定库存食品水分活度Aw不能超过0.85。,66,72,图2-4 低聚果糖、果糖、山梨醇、麦芽糖和蔗糖在不同相对湿度下的水分含量,第二节 FOS的物理化学性质,2.5 FOS产品的吸湿性,低聚果糖的吸湿性很强，在不同的相对湿度下，G型的 吸湿性和山梨醇类似。,图2-5 低聚果糖和蔗糖在不同温度下的热稳定性,第二节 FOS的物理化学性质,低聚果糖的热稳定性相当好，在中性条件下加热至140时 都很稳定。,2.5 FOS产品的热稳定性,第二节 FOS的物理化学性质,低聚果糖在中性或接近中性的环境中具有很好的热稳定性。 当它处于pH4的酸性环境中时，高温下易分解，低温则影 响不
6、大。,图2-6 低聚果糖在不同pH时的热稳定性,2.6 FOS产品的热稳定性与pH值的关系,改善肠道菌群,促进矿物质吸收,低热量、低甜度,降血脂,抗龋齿,润肠通便,第三节 FOS的生理功能,第四节 FOS的生产用酶,4.1 植物来源的果糖转移酶简介,第四节 FOS的生产用酶,4.2 植物来源的果糖转移酶催化反应举例(一),1-SST,6-SFT,6G-FFT,第四节 FOS的生产用酶,4.2 植物来源的果糖转移酶催化反应举例(二),sucrose:sucrose 1-fructosyltransferase,fructan:fructan 1-fructosyltransferase,sucr
7、ose:fructan 6-fructosyltransferase,第四节 FOS的生产用酶,4.3 微生物来源的果糖基转移酶简介,第四节 FOS的生产用酶,4.4 微生物来源果糖基转移酶的性质,微生物来源的果糖基转移酶分子比植物来源的大，稳定温度范围比植物来源的宽。黑曲霉中-果糖基转移酶的最适pH为3.56.0，pH稳定范围4.010.0，最适温度为5560；Km值(蔗糖)为0.00440.62 mol/L之间，酶的相对分子质量为104105。,第四节 FOS的生产用酶,4.5 果糖基转移酶的作用机理,两个关键酶：1-SST 1-FFT,三步反应： 第一步是一分子的蔗糖在蔗糖：蔗糖1F-果
8、糖基转移酶(1-SST)的作用下分解为果糖基 和葡萄糖，果糖基与另一分子的受体蔗糖反应合成蔗果三糖， 第二步是蔗糖在果聚糖：果聚糖1F-果糖转移酶(1-FFT)的作用下与蔗果三糖反应合成蔗 果四糖， 第三步是蔗糖在1-FFT的作用下与蔗果四糖反应合成蔗果五糖。,第四节 FOS的生产用酶,果糖基转移酶酶活力的定义： 50下，每毫克酶每分钟生成的蔗果三糖的微摩尔数测定方法：取一定量的酶加入到用0.1 mol/L、pH5.0的柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液配制的10%的蔗糖溶液中，在50进行酶反应30min，用HPLC分析反应产物中各成分的含量，按定义计算酶活力，即每分钟生成的蔗果三糖的微摩尔数。,4.6
9、果糖基转移酶酶活的定义及测定方法,第五节 FOS的生产工艺及产品分析,细胞培养,酶的提取,酶的固定化,酶反应,柱反应器,分离纯化,浓缩,灭菌,产品,间歇法,连续法,5.1 普通级FOS(G型)的生产工艺,第五节 FOS的生产工艺及产品分析,5.2 高纯度FOS(P型)的生产工艺,活性炭法(脱色),Ca2+或Na+型阳离子交换树脂法(脱盐),果糖转移酶-葡萄糖氧化酶,果糖转移酶-葡萄糖异构酶,第五节 FOS的生产工艺及产品分析,5.2 高纯度FOS(P型)的生产工艺,黑曲霉,固定化双酶法,转移反应,真空浓缩,分离提纯,高纯度FOS 95%(干基),第五节 FOS的生产工艺及产品分析,5.3 FO
10、S产品分析方法举例,HPLC分析条件如下： Column: Prevail Carbohydrate ES, 250 4.6mm Mobile Phase: A: Acetonitrile B: 0.04% NH4OH in Water Gradient: Time: 0 25 40 80 %B: 17 27 45 65 Flow rate: 1.0mL/min Column Temp: Ambient Detector: ELSD 2000,第五节 FOS的生产工艺及产品分析,5.3 FOS产品分析方法举例,第五节 FOS的生产工艺,5.4 普通型(G型)与高纯度FOS(P型)的产品分析,反
11、应以500g/L的蔗糖为底物，在50下反应25h。,第五节 FOS的生产工艺,5.5 FOS不同产地产品的规格,第五节 FOS的生产工艺,5.3 FOS不同产地产品的规格,作为沙门氏菌抑制剂、低热量食品添加剂、贫血改善剂应用到食品或药品中；作为功能性因子可应用到下列食品中：奶制品：牛奶饮料、酸奶、乳酸菌饮料、奶粉等；饮料：咖啡、茶饮料、清凉饮料、豆奶、酒类等；糖果糕点：糖果、甜饼、面包、快餐、日式和西式点 心、果冻、布丁等；其他：肉类加工品、水产加工品、腌菜、豆腐等,第六节 FOS产品的应用及发展方向,FOS还可应用于畜产领域。如加入幼猪饲料、鱼饲料、断奶小牛饲料及犬饲料等中可显著减少痢疾和粪
12、便中的腐败物质，使动物发育快速，体重增长很多。FOS也是糖尿病患者的首选食品。但需要注意的是，酸性较强的食品(pH3)或某些利用酵母醒发的面团中，在一定条件下能水解低聚果糖，因此在这些食品中使用低聚果糖应十分小心。,第六节 FOS产品的应用及发展方向,Inulin,Introduction,Bifidogenic Properties,Nutrient Metabolism,Health Implications,Table of Contents,1. IntroductionA. Origin and DistributionB. Chemical StructureC. Inulin a
13、nd Inulinase D. Consumption IntakesE. Production2. Bifidogenic Properties A. Probiotics and PrebioticsB. Products of Fermentation3. Nutrient Metabolism,A. Dietary Fiber Effects B. Caloric Value C. Lipids Effects D. Minerals Effects E. Vitamin Effects4.Health Implications A. Cancer PreventionB. Diabe
14、tes Mellitus Prevention C. Immune System ImprovementD. Gastrointestinal Health E. Dental Health F. Skeletal Health,1. INTRODUCTION,Inulin is a fructan oligosaccharide. It is found mainly in chicory. Chicory originates from Europe, and it also grows in North Africa and West Asia. Chicory spreads alon
15、g paths and roadsides, on banks, even in dry fields. Its root is unearthed in spring or autumn. Its root contains up to 58% inulin and sesquiterpene lactones, as well as vitamins and minerals.,Origin and Distribution,1. INTRODUCTION,Chemical Structure of sucrose (left), inulin (center), oligofructose (right),Chemical structure,1. INTRODUCTION,Inulin & Inulinase,Inulins are composed by -D-glucopyranosyl-(2-1)D-fructofuranosyl-D-fructofuranosides. Inulins can generally contain 2 to 140 fructose units.Inulinase catalyzes endohydrolysis of 2,1-D-fructosidic linkages in inulin,
